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聚磷菌及污水强化生物除磷的研究进展
引言
随着城市化进程的不断加速，城市污水、工业废水等大量废水排放直接威胁着城市水环境质量。其中，磷元素是造成污染的主要元素之一，长期过量的磷排放会引起水体富营养化、藻类暴发等一系列水环境问题，需要引起重视。当前，生物除磷技术成为了治理污水中磷污染的重要方法，而聚磷菌则被认为是该技术中的核心微生物种类。本文将综述聚磷菌与污水强化生物除磷的相关研究进展。
一、聚磷菌的基本特征
聚磷菌属于革兰氏阳性杆菌，广泛存在于各种自然水体中。该菌种有许多鲜明的特征：①利用有机物质与无氧条件下的氨代谢路线，进行无氧脱氮作用；②在缺氧和好氧条件下，均可以在细胞内合成聚磷体，聚磷体一般处于0.1~1.5um的大小范围内；③表现出很强的吸附能力和菌落的快速生长能力，容易缺乏营养物质导致生长放缓或死亡；④喜欢分泌一些抗生素物质，对抑制其他细菌种类的生长常常起该类作用等。
二、污水强化生物除磷的工艺条件
1.温度条件：生物除磷过程受到温度的影响非常大，在较低温度下会大大减缓聚磷菌的生长速度和活性。一般的操作温度范围为20℃-35℃之间，最适工作温度较为常见的为25℃-30℃。
2.pH值条件：pH值对生物除磷有比较大的影响，当pH值过低或过高时，可能会抑制微生物的生长活力，所以pH值的范围会成为工艺的一个关键参数。一般而言，pH值在6.5~8.5范围内可以满足大多数微生物的正常生长需求。
3.氧气条件：生物除磷反应需要有适量的氧气供给，但是过量的氧气加入反应池中会对聚磷菌造成一定程度的抑制。强化被定义为缺氧条件下实现除磷的过程，常常是在好氧反应器引出污水，然后通过控制反应器内氧气的浓度，使其在反应池内部形成连续断层的氧气环境，使聚磷菌得以在缺氧环境下处于良好的生长状态。
三、污水强化生物除磷技术的问题与优化
1.能量消耗过高：生物除磷反应需要在高强度氧气供给下进行，能量消耗过高，提高了所需经费的成本；
2.负荷反应能力有限：聚磷菌的生长速率和活性影响着该技术的负荷反应能力，在一定的污染负荷下，技术效果可能无法达到预期目标；
3.细胞密度低：聚磷菌的生长速率和聚磷能力关系密切，在负荷较高的情况下，聚磷菌可能会受到大量污染物的影响而负荷不适应。
以上三点问题可以通过以下优化措施得到有效改善：
1.适用提高污染物的去除效率和抗负荷反应能力：加入适宜的营养物质、植物提取物等营养物，保证微生物有足够的养料进行生长繁殖。
2.采用曝气技术，使氧气供给得到行之有效控制。在反应器内部设置曝气板，使得污水中的氧气与曝气板上的空气可以进行充分的混合和交换，逐渐降低污水中的氧气浓度。
3.信号调控营造适合聚磷菌生长的环境：逆境下，聚磷菌可以通过信号转导机制来适应不同的生长环境，达到优化生长状态的效果。
四、总结
聚磷菌、污水强化生物除磷技术在治理城市污水中的磷污染作用不可小觑，目前的研究成果使得技术能力水平不断得到提升。未来，可以基于更加深入的对于可观测、可控的生物体的基础性研究，打造更加效能高、质量可控的生物反应器组合，和综合性创新技术。这利于进一步推动生物除磷技术的应用和发展，为保护城市水环境做出新的更大的贡献。